2019年11月初在結束了對小米CC9 Pro的評測後,我們三易生活認為,其必然将引領智能手機影像設計的一個全新時代。
但當時我們之所以會有這樣的想法,并不完全因為“1億像素”很有噱頭,而是更多地考慮到了這款機型對于機身内部結構、光學設計,甚至SoC性能演進方向的長期影響。
一方面,小米CC9 Pro配備的三星HMX CMOS,擁有在當時看來匪夷所思的1/1.33英寸大底。事實上,這款CMOS尺寸在此後的很長一段時間裡,幾乎都成為了手機行業的“頂級标杆”。直至如今,不少2022年亮相的影像旗艦機型裡,主攝CMOS甚至都還維持着與當年CC9 Pro相同(HM3、GN1、GNV)、甚至更小(IMX766、IMX787)的尺寸。
另一方面,前所未有的大底也意味着手機廠商必須去定制更高精度的光學鏡頭,才能實現在盡可能薄的體型裡滿足CMOS的進光量與解析力需求。而從後續發布的機型來看,各種高成本的鍍膜技術、更複雜的鏡頭用料(比如超低反射鏡片、玻璃鏡片)、包括更積極地與傳統光學大廠(蔡司、哈蘇、徕卡)合作設計的鏡頭結構等,基本也都是在這個時期開始興起。
但如果用過小米CC9 Pro,你可能還會記得,其相對孱弱的性能的确給影像體驗帶來了一些問題。并且有意思的是,也正是在此之後,主流手機芯片廠商幾乎都開始快提升旗艦SoC的影像算力。特别是在今年的第一代骁龍8、Exynos2200平台上,它們所配備的ISP都“恰好”能夠處理1.08億像素的30fps預覽 連拍合成。
雖然我們承認,如今以各類“1億像素”、“5千萬像素”為代表的超大底、超高像素設計,已經成為智能手機影像設計的絕對主流方向,而且用戶體驗也有着不錯的表現。但面對即将到來的“2億像素”,我們還是需要提醒一下大家,目前最好是保持相對謹慎的态度。
首先,目前的2億像素CMOS不夠“大底”
2019年年底,初代1.08億像素的三星HMX CMOS登場時,基本上可以視作是此前那些4800萬、6400萬像素方案的“等比放大”版本。而之所以說“等比放大”,是因為其在提升總像素數量的同時,相比此前的其他大底CMOS并沒有縮小單像素尺寸。
請注意,這一點很重要。因為它意味着當用戶開啟“全像素模式”時,最初的1億像素大底,起碼在每個像素的感光能力上相比此前技術已經很成熟的那些高像素CMOS,是沒有倒退的。
相比之下,如今的2億像素CMOS方案就顯得不那麼樂觀了。到目前為止,我們已經得知三款2億像素CMOS的技術信息中,包括最初的HP1、疑似三星獨占的HP2,以及當前“最新”的HP3。在這三款CMOS裡,HP1和HP2都是1/1.22英寸、單像素0.64μm的規格,而HP3則更“離譜”,它隻有1/1.4英寸、單像素更是史無前例地縮小到了0.56μm。
無論HP1還是HP3,它們的單像素尺寸相比主流的1億或5000萬像素CMOS都有“縮水”
當然,“得益于”新的半導體工藝和CMOS結構設計,新方案能夠在像素面積、CMOS面積做得更小的同時,确保感光能力不退步。但問題在于,如果這種說法真的成立,為什麼大家還會推出諸如GN2(1/1.12英寸,單像素1.4μm)、IMX989(1英寸、單像素1.6μm)這類,明顯追求更大底、更大單像素尺寸的CMOS呢?
其次,2億像素會導緻算力再度不足
大家可能曾注意過這樣的一種現象,在一些定位相對較低的機型上,相機預覽界面與最終拍出來的照片在顔色上往往會有較大差異,而且這類機型在按下“快門鍵”的那一瞬間,還會有一種輕微的卡頓、遲滞感。但在大多數中高端乃至旗艦機型上,無論怎麼調整拍照模式、疊加多少濾鏡,取景器裡的畫面和拍出來的照片都會高度一緻,而且按下快門的瞬間手機也不會有“突然卡一下”的感覺。
為什麼會有這種差異?這其實涉及到了智能手機的兩種不同拍照模式,普通拍照與ZSL(zero shutter lag,零快門滞後)拍照。
在普通拍照模式下,用戶啟動相機APP後,CMOS隻會以很低的像素運行,捕捉用于提供預覽的畫面信息就行。隻有在按下快門後,CMOS才會真正開始“全分辨率”運作,用全部的像素捕捉光線信息、并生成照片。很顯然,“普通拍照模式”下CMOS隻有在用戶按下快門後,才開始真正滿負載運作,因此在預覽時不怎麼占用主控的算力,但也正因如此,就會有一個“模式轉換”的延遲,而且難以實現諸如實時追焦等功能。
相比之下,在ZSL模式中隻要打開相機APP,CMOS就會立刻開始以30FPS的速度連拍,ISP也在不斷地處理和生成照片,同時将它們顯示在屏幕上。也就是說,用戶此時在屏幕上看到的“取景畫面”,實際上是已經生成好的連拍照片了。當用戶按下快門的時候,手機隻需要将這一瞬間已經生成的照片保存下來,瞬間就能完成拍攝的過程。
SoC通常會單獨列出ZSL模式下的拍照分辨率,因為這一模式更吃算力
很顯然與普通模式相比,ZSL模式不僅能消除快門延遲,而且最大的好處是能夠實現真正的、“所見即所得”的取景體驗。特别是對于一些主打逆光、濾鏡、夜景功能的機型來說,能不能讓用戶啟用相關(拍照)功能後,立刻就在取景畫面裡看到處理後的預覽效果,顯然是至關重要的。
三星S22U因為SoC升級,支持了前代不具備的1.08億像素ZSL拍照,這也使得其成像算法不同于前代
那麼問題就來了,對于當前最新、性能最強的智能手機移動平台來說,它們所能支持的最高ZSL拍照分辨率是多少呢?其實是1.08億像素,更高像素的話就必須使用“普通拍照模式”,來将預覽與拍照處理分開進行。
這也就意味着,至少對于當下的旗艦機型來說,它們還無法真正完美實現2億像素“在任何時候都全像素全開”。事實上,即便目前還沒有拿到相關機型,但我們也敢說,在當前任何一款配備“2億像素”CMOS的機型上,一旦用戶手動開啟2億像素模式,那麼相機的功能必然會大幅受限,甚至成像速度也沒法做到瞬間完成(也就是說,按下快門後大概率要等待、要轉圈圈)。
這樣一來,當年在小米CC9 Pro上曾出現過、因為算力不足而導緻的影像體驗短闆,自然就會在接下來的2億像素機型上“複現”。
最慘的是,2億像素還沒上市就已注定不太“旗艦”
2019年11月,小米CC9 Pro首發了HMX這款1.08億像素的大底CMOS。緊接着幾個月之後,随着小米10系列、三星Galaxy S20 Ultra的發布,“1.08億像素”被牢牢打上了“旗艦”的标簽。直到2020年11月中旬,也就是HMX亮相整整一年後,才迎來了首款明确面向“非旗艦機型”的1.08億像素CMOS方案HM2,以及其首發機型Redmi Note9 Pro的亮相。
相比之下,如今的2億像素CMOS顯然就沒有這麼好的待遇了。1/1.22英寸的HP1和HP2能不能算“頂級大底”尚且還有争議,但這兩款CMOS的首發機型都還沒有發布,三星方面就端出了明确為中端機型準備的、小底低規格的HP3(2億像素、1/1.4英寸)。
這是什麼概念呢?舉個例子,就好比當年魅族前腳拿聯發科Helio X25去做了旗艦機Pro 6,後腳紅米方面就高調發布了采用相同平台的紅米Pro,顯然瞬間就沒人會覺得魅族Pro 6算“旗艦”了。而且,當年這件事還姑且能說是競争對手間的市場策略,可如今HP3對HP1/HP2的“背刺”,卻完全是由三星方面一手操持。
換句話說,如果HP1、HP2真是定位很高的2億像素旗艦CMOS,三星方面斷然不可能“自貶身價”。之所以他們會在首批搭載2億像素CMOS的機型還沒上市時,就公布疑似市場定位更低的新款2億像素CMOS,唯一的解釋,可能就是HP1/HP2這兩款2億像素方案,在三星看來本就不是什麼需要刻意去“保護”的旗艦産品。
換句話來說,既然廠商自己都不覺得2億像素是太過值得重視的“裡程碑”,那作為用戶,又何必急急忙忙地去追這個新呢?
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